Τον Νοέμβριο, μια ομάδα ερευνητών από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Swinburne και το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ δημοσίευσαν μερικά πολύ ενδιαφέροντα ευρήματα για έναν γαλαξία που βρίσκεται περίπου 8 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Χρησιμοποιώντας το πολύ μεγάλο τηλεσκόπιο του παρατηρητηρίου La Silla (VLT), εξέτασαν το φως που προέρχεται από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα (SMBH) στο κέντρο του.
Με αυτόν τον τρόπο, κατάφεραν να προσδιορίσουν ότι η ηλεκτρομαγνητική ενέργεια που προέρχεται από αυτόν τον μακρινό γαλαξία ήταν η ίδια με αυτήν που παρατηρούμε εδώ στον Γαλαξία μας. Αυτό έδειξε ότι μια θεμελιώδης δύναμη του Σύμπαντος (ηλεκτρομαγνητισμός) είναι σταθερή με την πάροδο του χρόνου. Και τη Δευτέρα, 4 Δεκεμβρίου, ο ESO παρακολούθησε αυτό το ιστορικό εύρημα, απελευθερώνοντας τις αναγνώσεις φάσματος χρωμάτων αυτού του μακρινού γαλαξία - γνωστός ως HE 0940-1050.
Για να ανακεφαλαιώσουμε, οι περισσότεροι μεγάλοι γαλαξίες στο Σύμπαν έχουν SMBH στο κέντρο τους. Αυτές οι τεράστιες μαύρες τρύπες είναι γνωστές για την κατανάλωση του υλικού που περιστρέφεται γύρω τους, εκδιώκοντας τεράστιες ποσότητες ενέργειας από ραδιόφωνο, φούρνο μικροκυμάτων, υπέρυθρες, οπτικές, υπεριώδεις (UV), ακτίνες Χ και ακτίνες γάμμα. Εξαιτίας αυτού, είναι μερικά από τα πιο φωτεινά αντικείμενα στο γνωστό Σύμπαν και είναι ορατά ακόμη και από δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά.
Αλλά λόγω της απόστασής τους, η ενέργεια που εκπέμπουν πρέπει να περάσει από το διαγαλαξιακό μέσο, όπου έρχεται σε επαφή με απίστευτη ποσότητα ύλης. Ενώ τα περισσότερα από αυτά αποτελούνται από υδρογόνο και ήλιο, υπάρχουν και ίχνη άλλων στοιχείων. Αυτά απορροφούν μεγάλο μέρος του φωτός που ταξιδεύει μεταξύ μακρινών γαλαξιών και εμάς, και οι γραμμές απορρόφησης που δημιουργεί μπορούν να μας πουν πολλά για τα είδη των στοιχείων που βρίσκονται εκεί έξω.
Ταυτόχρονα, μελετώντας τις γραμμές απορρόφησης που παράγονται από το φως που διέρχεται από το διάστημα, μπορεί να μας πει πόσο αφαιρέθηκε το φως από το αρχικό φάσμα του κβάζαρ. Χρησιμοποιώντας το όργανο Ultraviolet και Visual Echelle Spectrograph (UVES) στο VLT, η ομάδα Swinburne και Cambridge μπόρεσε να κάνει ακριβώς αυτό, κάνοντας μια κορυφή στα «δακτυλικά αποτυπώματα του πρώιμου σύμπαντος».
Αυτό που βρήκαν ήταν ότι η ενέργεια που προέρχεται από το HE 0940-1050 ήταν πολύ παρόμοια με αυτήν που παρατηρήθηκε στον γαλαξία του Γαλαξία. Βασικά, απέκτησαν απόδειξη ότι η ηλεκτρομαγνητική ενέργεια είναι συνεπής με την πάροδο του χρόνου, κάτι που ήταν προηγουμένως μυστήριο για τους επιστήμονες. Όπως δηλώνουν στη μελέτη τους, η οποία δημοσιεύθηκε στο Μηνιαίες ειδοποιήσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας:
«Το τυπικό μοντέλο της φυσικής των σωματιδίων είναι ατελές επειδή δεν μπορεί να εξηγήσει τις τιμές των θεμελιωδών σταθερών ή να προβλέψει την εξάρτησή τους από παραμέτρους όπως ο χρόνος και ο χώρος. Επομένως, χωρίς μια θεωρία που μπορεί να εξηγήσει σωστά αυτούς τους αριθμούς, η σταθερότητά τους μπορεί να ανιχνευθεί μόνο με τη μέτρησή τους σε διαφορετικά μέρη, ώρες και συνθήκες. Επιπλέον, πολλές θεωρίες που προσπαθούν να ενώσουν τη βαρύτητα με τις άλλες τρεις δυνάμεις της φύσης επικαλούνται θεμελιώδεις σταθερές που ποικίλλουν.“
Δεδομένου ότι απέχει 8 δισεκατομμύρια έτη φωτός και το ισχυρό παρεμβαλλόμενο σύστημα γραμμής απορρόφησης μετάλλων, το οποίο ελέγχει ότι το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα εκπέμπεται από το κεντρικό κβάζαρ HE 0940-1050 - για να μην αναφέρουμε τη δυνατότητα διόρθωσης για όλο το φως που απορροφήθηκε από το παρεμβαλλόμενο διαγαλαξιακό μέσο - παρείχε μια μοναδική ευκαιρία να μετρηθεί με ακρίβεια πώς αυτή η θεμελιώδης δύναμη μπορεί να ποικίλει για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα.
Επιπλέον, οι φασματικές πληροφορίες που έλαβαν ήταν της υψηλότερης ποιότητας που παρατηρήθηκε ποτέ από ένα κβάζαρ. Όπως ανέφεραν περαιτέρω στη μελέτη τους:
«Το μεγαλύτερο συστηματικό σφάλμα σε όλες (αλλά μία) προηγούμενες παρόμοιες μετρήσεις, συμπεριλαμβανομένων των μεγάλων δειγμάτων, ήταν παραμορφώσεις μεγάλου εύρους στη βαθμονόμηση μήκους κύματος. Αυτά θα προσθέσουν ένα συστηματικό σφάλμα; 2 ppm στη μέτρησή μας και έως και 10 ppm σε άλλες μετρήσεις χρησιμοποιώντας μεταβάσεις Mg και Fe. "
Ωστόσο, η ομάδα διόρθωσε για αυτό συγκρίνοντας τα φάσματα UVES με καλά βαθμονομημένα φάσματα που αποκτήθηκαν από το High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) - το οποίο βρίσκεται επίσης στο Παρατηρητήριο La Silla. Συνδυάζοντας αυτές τις μετρήσεις, αφέθηκαν με εναπομένουσα συστηματική αβεβαιότητα μόλις 0,59 ppm, το χαμηλότερο περιθώριο σφάλματος από οποιαδήποτε φασματογραφική έρευνα μέχρι σήμερα.
Αυτά είναι συναρπαστικά νέα και για περισσότερους λόγους. Από τη μία πλευρά, οι ακριβείς μετρήσεις των μακρινών γαλαξιών μας επιτρέπουν να δοκιμάσουμε μερικές από τις πιο δύσκολες πτυχές των σημερινών κοσμολογικών μοντέλων μας. Από την άλλη, ο προσδιορισμός ότι ο ηλεκτρομαγνητισμός συμπεριφέρεται με συνέπεια με την πάροδο του χρόνου είναι ένα σημαντικό εύρημα, κυρίως επειδή είναι υπεύθυνος για τόσα πολλά από αυτά που συμβαίνουν στην καθημερινή μας ζωή.
Αλλά ίσως το πιο σημαντικό από όλα, η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ένας θεμελιώδης δύναμη όπως ο ηλεκτρομαγνητισμός συμπεριφέρεται στο χρόνο και στο χώρο είναι απαραίτητη για να μάθουμε πώς - καθώς και η αδύναμη και ισχυρή πυρηνική δύναμη - ενώνεται με τη βαρύτητα. Αυτό ήταν επίσης ανησυχητικό για τους επιστήμονες, οι οποίοι εξακολουθούν να χάνουν όταν πρόκειται να εξηγήσουν πώς ενοποιούνται οι νόμοι που διέπουν τις αλληλεπιδράσεις σωματιδίων (δηλ. Κβαντική θεωρία) με εξηγήσεις για το πώς λειτουργεί η βαρύτητα (δηλ. Γενική σχετικότητα).
Βρίσκοντας μετρήσεις για τον τρόπο λειτουργίας αυτών των δυνάμεων που δεν ποικίλλουν θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη δημιουργία μιας λειτουργικής Θεωρίας Μεγάλης Ενοποίησης (GUT). Ένα βήμα πιο κοντά για να κατανοήσουμε πραγματικά πώς λειτουργεί το Σύμπαν!
